高屏溪流域是大高雄地區飲用水的主要來源，每天自高屏溪大樹攔河堰抽取將近200萬噸溪水，經過自來水公司處理後供應大高雄地區150萬人飲用水使用。
高屏溪係由旗山溪、荖濃溪及隘寮溪三條支流在里嶺大橋匯集而成，依據環保署87年高屏溪水污染源分析調查結果，高屏溪上游部分以養豬廢水為主要之水污染來源；而其中下游部分，高雄縣端以大社、大發、林園等工業區及零星工廠之工業廢水為主，屏東縣端則以屏東市、九如鄉、萬丹鄉、新園鄉等生活污水為污染大宗。
環保署針對各項水污染來源已擬定不同之改善計畫，90年間該署推動「飲用水水源水質保護綱要計畫－高屏溪等5大流域水源保護區養豬戶(場)依法拆除補償計畫」，編列53億元以移除高屏溪上游之47.7萬頭豬，將高屏溪上游水中氨氮(NH3-N)濃度由87年的4.5mg/L降至91年的0.17mg/L，95年1至6月均維持在0.28~0.4mg/L之間，已有效改善養豬廢水污染情形。
另外，針對高屏溪中下游之非法傾倒及工業廢水污染情形，環保署在92至94年間，於高屏溪兩岸共裝設9組全天候紅外線遠距監視系統，並以網際網路方式將現場即時影像傳送至環保署、高屏兩縣環保局、經濟部水利署第七河川局及高屏溪流域管理委員會，以有效嚇阻非法傾倒情形，同時也及時監控重點水污染源之廢水排放情形。
對於高屏溪中下游未完成污水下水道系統地區之生活污水污染情形，環保署利用生態工法概念，在92年完成全國面積最大(120公頃)之「高屏溪舊鐵橋段人工溼地」、93、94年完成全國處理量最大(每日5萬噸)之「武洛溪排水加強型人工溼地處理系統」、93年配合經濟部水利署第七河川局完成規劃細設「牛稠溪人工溼地」，今年則完成規劃細設並開始施作「美濃鎮中正湖水質改善計畫」，同時核定「萬年溪流域水質改善規劃細設計畫」，預計96年起開始施工。
環保署表示，未來國內水污染防治工作除了例行之稽查管制外，將把「都會型河川水污染整治」及「水庫水質改善」兩大項目列為施政重點，希望能具體有效提昇人口稠密地區之親水環境及改善民眾飲用水水源水質。